扭矩傳感器工作原理：應變片式與相位差式對比分析

　　扭矩傳感器通過檢測旋轉軸的物理變化實現扭矩測量，主流技術包括應變片式與相位差式，二者在原理、結構及應用場景上存在顯著差異。

　　應變片式扭矩傳感器基于材料力學中的應變-電阻效應。其核心元件為彈性軸與應變片：當扭矩作用時，彈性軸表面產生微小剪切應變，沿軸線45°方向粘貼的應變片隨之發生形變，導致其電阻值變化。四個應變片組成全橋式惠斯通電橋，扭矩引起的電阻變化使電橋輸出不平衡電壓，該電壓與扭矩成正比。例如，滿量程下，彈性軸的扭轉角通常為0.1°-1°，對應輸出電壓可達數十毫伏。此技術優勢在于精度高（可達±0.1%FS）、響應快（毫秒級），且適用于靜態與動態測量，廣泛應用于發動機臺架測試、工業擰緊設備等領域。

　　相位差式扭矩傳感器則利用扭轉角與相位差的線性關系。其結構在彈性軸兩端安裝齒數相同的齒輪盤或磁鋼，當軸受扭時，兩端齒輪因扭轉形變產生相對角度偏移（扭角）。磁電或光電傳感器檢測兩端的周期性信號（如脈沖），無扭矩時信號同相位，有扭矩時則出現與扭角成正比的相位差。例如，汽車傳動軸測試中，相位差測量精度可達0.1°以內，結合標定系數即可換算為扭矩值。該技術特點為非接觸式測量、無摩擦干擾，適合高速旋轉軸（轉速可達10000rpm以上），但低轉速時相位差信號較弱，需優化信號處理算法。

　　對比總結：應變片式以高精度、強適應性見長，但需直接接觸測量軸，可能受溫度漂移影響；相位差式實現非接觸測量，適合高速場景，但對齒輪加工精度與安裝同軸度要求較高。實際應用中，汽車傳動系統傾向選擇相位差式以減少機械干擾，而材料試驗機等靜態測試場景則優先采用應變片式以保障測量穩定性。